肥皂

脂肪酸金属盐的总称。通式为RCOOM,式中RCOO-为脂肪酸根,M+为金属离子。日用肥皂中的脂肪酸碳数一般为10~18,金属主要是钠或钾等碱金属,也有用氨及某些有机碱如乙醇胺、三乙醇胺等制成特殊用途肥皂的。广义上,油脂、蜡、松香或脂肪酸等和碱类起皂化或中和反应所得的脂肪酸盐,皆可称为肥皂。肥皂能溶于水,有洗涤去污作用。在皂基中加入不同香型的香精而具有不同香味的高级肥皂为香皂,又称盥洗皂。其他金属(碱土金属或重金属)的脂肪酸盐类,不溶或难溶于水,且没有洗净作用,统称为金属皂,可作为润滑剂,复合皂是由肥皂与适量的钙皂分散剂混合而成,可耐硬水,洗后不生皂垢。

皂用原料

包括主要原料和辅助原料。

主要原料

有油脂原料,包括动、植物油脂及硬化油等;类似油脂原料,包括松香、妥尔油、合成脂肪酸、炼油油脚等。

(1)动物油脂:主要指牛油、羊油和猪油。用牛羊油制成的肥皂,质地坚硬,去污力强。发泡力虽较小,但泡沫浓厚而持久。制皂用油脂一般为工业级。色泽较白的用于制造香皂;黄色的用于洗衣皂;色泽差的用于加色药皂和工业皂。

(2)植物油脂:主要有椰子油、棕榈油、棕榈仁油、棉籽油、糠油、木油和桕油等。椰子油中富含分子量较低的月桂酸甘油酯及豆蔻酸甘油酯,制成的肥皂,坚硬洁白,易溶于水,起泡迅速而丰富,但持久性较低。棕榈仁油的成分及性能与椰子油相差不多,但色泽不如椰子油,是制香皂的好原料。棕榈油色泽较深,一般仅用于生产洗衣皂。棉籽油和糠油都含有高度不饱和脂肪酸,易酸败,一般不用于香皂。桕油和木油是中国的特产。桕油也称皮油,取自乌桕籽果肉,脂肪酸凝固点高,在洗衣皂的油脂配方中可高达55%,在香皂中为25%。木油为乌桕籽的果肉和种仁一起压榨而得的油脂,脂肪酸凝固点低于桕油,碘价高于桕油,色泽较差,为洗衣皂中的固体油脂成分,其用量可高达95%。此外,如花生油、茶油、菜油、豆油、向日葵油以及玉米油等也可用于制皂。

(3)硬化油:不饱和油脂在一定的温度和压力下,经催化加氢作用而得的饱和程度较高的油脂。如鲸油等不宜直接用于制皂的液体油脂,可用加氢的方法使之硬化而用于制皂。

肥皂加入适量硬化油,可提高硬度和耐磨性能。香皂中如加入过多的硬化油,便易开裂和糊烂,所以硬化油的用量必须严格掌握。

(4)松香:松香在中国历来作为油脂的代用品。在洗衣皂中一般用量约15~25%,在香皂中约2~3%。但加有松香的香皂,色泽变差。松香皂泡沫丰富,溶解性好。

(5)妥尔油:又称木浆浮油。是造纸工业的副产品,含大量树脂酸和脂肪酸,故适宜制皂。粗制妥尔油色深有味,精制后才能用于制皂。

(6)合成脂肪酸:由空气氧化石蜡而得。在一定的经济条件下是天然脂肪酸的良好代用品。皂用合成脂肪酸的碳原子数取10~20。在洗衣皂油脂配方中的用量一般为10~30%。

(7)炼油油脚:油脂碱炼后的油脚。色泽好的可直接用于制皂;色泽差的要先经补充皂化,再经酸解和蒸馏,制得脂肪酸后再用于制皂。这样的脂肪酸颜色浅,是很好的洗衣皂原料。

辅助原料

包括无机原料和其他配料。

(1)无机原料:包括碱和盐两大类。氢氧化钠(俗称烧碱或火碱)是皂化油脂的主要化学品。制造软皂与液体皂时则用氢氧化钾。碳酸钠(俗称纯碱或苏打)能与脂肪酸或松香起中和反应生成肥皂,且比烧碱价廉,故常用于中和脂肪酸和松香,以降低成本。碳酸钾能代替氢氧化钾中和脂肪酸,或者与石灰起反应,制成氢氧化钾后利用。氧化钠是制皂中不可缺少的盐析剂。皂用氯化钠是工业盐或从肥皂废液提炼甘油过程中回收的盐。氯化钾作为电解质在制钾皂时少量加入,用于调节软皂的粘度。硅酸钠(俗称水玻璃或泡化碱)是洗衣皂中的重要助洗剂,有增加肥皂硬度、减少肥皂收缩和防止肥皂酸败的作用,对皂内残存的游离氢氧化钠起缓冲作用,减少对皮肤的刺激。加入量根据油脂的配方而定,在香皂中约加入1%。

(2)其他配料:有香精、着色剂、抗氧剂、消毒剂、漂白剂、加脂剂、荧光增白剂、螯合剂、钙皂分散剂以及羧甲基纤维素等等,在制皂中视肥皂的质量和要求而加入。

制皂工艺

制皂的基本化学反应是油脂和碱相互作用生成肥皂和甘油:

公式 符号

反应所得的皂经盐析、洗涤、整理后,称为皂基,再继续加工而成为各种不同商品形式的肥皂(见图)。

图 精炼

除去油脂中的杂质。精炼过程包括脱胶、碱炼(脱酸)、脱色及脱臭。皂用油脂根据需要选择进行,主要是脱胶和脱色。

脱胶是除去油脂中磷脂等胶质。常用的方法有水化法和酸炼法。水化法是用水将油脂中的磷脂等胶质水化,然后沉淀析出;酸炼法则是用浓硫酸使磷脂和类似的杂质碳化、沉淀。

碱炼的主要作用在于除去油脂中的游离脂肪酸。但在制皂厂,碱炼的目的主要在于脱色。游离脂肪酸被碱中和后生成絮状皂,能吸附而去除一部分油脂中的色素和杂质。

为适应不同产品对油脂色泽的要求,如浅色皂、香皂用油等,除采取脱胶、碱炼外,还需用吸附剂(主要是活性白土)使色素及其他杂质被吸附除去,以进一步脱色。

对皂用油脂,若无特殊需要,不必进行脱臭。即使对于制造高级白色香皂的油脂,中国一般也只采用碱炼和脱色两道工序。

皂化

油脂精炼后,即可和碱进行皂化反应。皂化的方法有冷法、半沸煮法和沸煮法等,也有用脂肪酸直接和碱作用而成皂的。冷法一般是将油脂和计算好的浓碱液在室温下于搅和机内进行皂化。半沸煮法是将油脂和所需数量的强碱液在皂锅中简单地加热,但不至沸,或在搅和机中小批量生产。二者也可用脂肪酸直接皂化,都不回收甘油。沸煮法因为工艺成熟,成皂质量可靠,比较经济,因而是主要的皂化方法。它的各道工序都在皂锅内进行。皂锅呈圆柱形或方形。除配有油脂、碱液、水、盐水等的输送管道外,还装有直接蒸汽或蒸汽盘管,以通入蒸汽,并搅匀皂料。锅中还装有摇头管,管的上口可放在任何液位以排放锅内皂料。锅底呈锥形,下有放料管可以放出摇头管排料后剩下的残液。油脂和烧碱在皂锅内煮沸至皂化率达95%左右,皂料呈均匀的闭合状态时即停止皂化操作。

盐析

在闭合的皂料中,加食盐或饱和食盐水,使肥皂与稀甘油水分离。欲使肥皂盐析,必须有最低的盐用量。使肥皂析出的最低浓度,称为盐析极限浓度。制皂的油脂不同,盐析极限浓度也不同。闭合的皂胶经盐析后,上层的肥皂叫做皂粒;下层带盐的甘油水(习称废液),从皂锅底部排出,以回收甘油。

洗涤

分出废液后,加水及蒸汽,煮沸皂粒,使之由析开状态成为均匀皂胶,洗出残留的甘油、色素及杂质。若皂粒的皂化率不足,还可加碱补充皂化,并再用盐或盐水析开。

碱析

为使皂粒内残留的油脂完全皂化,经碱析进一步洗出皂粒内的甘油、食盐、色素及杂质。使皂粒自碱析水中完全析出的最低的碱的浓度,称为碱析水极限浓度。

整理

目的是调整碱析后皂粒内电解质及脂肪酸含量,减少杂质,改善色泽,以获得最大的出皂率和质量合格的皂基。整理时要加入适量电解质(如烧碱、食盐),调整到足以使皂粒析开成上下两个皂相。上层为纯净的皂基,下层为皂脚。皂基供制造各种肥皂用。皂脚色泽深,杂质多,一般在下一锅碱析时回用。

成型

皂基冷凝成大块皂板,然后切割成皂坯,经打印、干燥成洗衣皂、香皂、皂粉等产品。

参考文章